Untersuchung von charakteristischen Versetzungsstrukturen und Versetzungstransportprozessen in Reibkontakten mit Versetzungsdynamik-Simulationen

Plastische Verformung beeinflusst die Eigenschaften eines Reibkontaktes. Es ist daher wichtig, grundlegende Versetzungsmechanismen in Reibkontakten zu verstehen. In dieser Arbeit wird der Bildungsmechanismus von prismatischen Versetzungsstrukturen unter einer einzelnen Asperität und der Versetzungstransport unter einer fahrenden Asperität mit dreidimensionalen Versetzungsdynamik-Simulationen im kubisch flächenzentrierten Metall untersucht.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich unter Indentierung je nach Kristallorientierung und je nach Orientierung des Burgersvektors aus einer Versetzungsquelle verschiedene prismatische Versetzungsstrukturen ausbilden. ... mehrDer Bildungsmechanismus ist durch deterministisches bzw. stochastisches Quergleiten von Versetzungen geprägt, welches mit dem aufgelösten Spannungsfeld des Indenters und Versetzungsinteraktionen erklärt werden kann.

In einem Gleitkontakt werden Versetzungen durch eine fahrende Asperität in ursprünglich versetzungsfreie Bereiche transportiert. Die Simulationen zeigen, dass für die Transportlänge die Kristallorientierung, der Burgersvektor der Versetzung und die Fahrtrichtung der Asperität entscheidend sind. Es wird ein Modell entwickelt, um jene Gleitsysteme zu identifizieren, auf denen Versetzungen mittransportiert werden. Dabei spielt die Gleitebenenorientierung und das aufgelöste Schubspannungsfeld des Indenters eine zentrale Rolle.

Plastic deformation influences the properties of tribological contacts. Therefore, it is important to understand the underlying dislocation mechanisms in tribological contacts. This work focuses on the formation mechanism of prismatic dislocation structures below an asperity and dislocation transport during sliding. Three dimensional Discrete Dislocation Dynamics simulations are conducted for a cubic face centered metal.

The results show, that several kinds of prismatic dislocation structures are formed during
indentation, depending on the crystal orientation and the orientation of the Burgers vector of the dislocation source. ... mehrThe mechanism is characterised by deterministic or statistical cross slip, which can be explained with the resolved shear stress due to the indenter and dislocation interactions.

In a sliding contact, dislocations are transported by an indenter tip into initially dislocation-free volume. The simulations show, that crystal orientation, Burgers vector orientation and sliding direction of the asperity determine the length of dislocation transport. A model is developed to identify those glide systems, on which dislocations are transported. Glide plane orientation and resolved shear stress of the tip are shown to be decisive.